30.08.2018

Magnetisierung kleiner Bauelementen filmen

Verfahren zur Abbildung der Magne­ti­sie­rungs­dynamik weiter­ent­wickelt.

Als Ersatz für die heutige elektronische Speichertechnologie könnte sich künftig die Nutzung klein­ster magne­tischer Struk­turen erweisen. Ein­zelne magne­tische Bereiche ent­sprechen dabei den Bits, die mög­lichst klein sein und schnell geschaltet werden müssen. Um die grund­legenden physi­ka­lischen Effekte besser ver­stehen und die Bau­teile opti­mieren zu können, bedient man sich ver­schie­dener Ver­fahren, die die Magne­ti­sie­rung bild­lich dar­stellen können. Forscher der Uni Mainz haben jetzt in Koopera­tion mit der Surface Concept GmbH eine auf der Elek­trone­nmikro­skopie basie­rende Technik weiter­ent­wickelt, sodass man die Bau­teile nicht nur statisch abbilden, sondern die schnellen Schalt­vor­gänge filmen kann. Zusätz­lich wurde gezeigt, dass eine spezi­elle Signal­ver­arbei­tung das Bild­rauschen unter­drückt. „Wir ver­fügen damit über ein hervor­ragendes Ver­fahren, um die Magne­ti­sie­rung in kleinen Bau­ele­menten zu unter­suchen“, sagt Daniel Schönke von der Uni Mainz.

Abb.: Zeitaufgelöste Messung der Bewegung des Kerns eines magne­tischen Wirbels unter dem Ein­fluss eines oszil­lie­renden Magnet­felds. (Bild: D. Schönke, JGU)

Rasterelektronenmikroskopie mit Polarisationsanalyse ist ein labor­basiertes Abbil­dungs­ver­fahren für magne­tische Struk­turen. Vorteil­haft ist die hohe räum­liche Auf­lösung im Ver­gleich zu optischen Methoden. Nach­teilig ist vor allem die lange Zeit für eine Bild­auf­nahme, um ein gutes Signal-Rausch-Ver­hältnis zu bekommen. Die Mess­zeit kann aber bei einem perio­disch ange­regten und sich dement­sprechend perio­disch ver­ändernden magne­tischen Signal mit­hilfe eines digi­talen phasen­empfind­lichen Gleich­richters, der nur Signale der gleichen Frequenz wie die Anregung detek­tiert, ver­kürzt werden.

Grundlage für diese Signalverarbeitung ist eine zeitaufgelöste Messung. In der jetzt ent­wickelten Technik ist eine Zeit­auf­lösung von weniger als zwei Nano­sekunden möglich. Das erlaubt die Unter­suchung von schnellen magne­tischen Schalt­­vor­gängen. Dabei können sowohl Bilder über die gesamte Anregungs­periode hin­weg auf­ge­nommen als auch ein­zelne Bilder zu einem defi­nierten Zeit­punkt inner­halb der Periode aus­ge­wählt werden. Diese Weiter­ent­wick­lung macht das Ver­fahren konkur­renz­fähig mit weit­aus auf­wändi­geren Abbil­dungs­techniken an großen Beschleu­niger­anlagen und ermög­licht es, die Magne­ti­sie­rungs­dynamik kleiner magne­tischer Bau­ele­mente im Labor zu erforschen.

JGU / RK

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